[发明专利]一种多模态发光的无铅双钙钛矿材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多模态发光的无铅双钙钛矿材料及其制备方法，属于钙钛矿闪烁体材料技术领域。本发明多模态发光的无铅双钙钛矿材料，化学式为Cs₂NaBiCl₆:Yb³⁺,Er³⁺。本发明利用水热法合成Cs₂NaBiCl₆无铅双钙钛矿材料，可解决铅基钙钛矿的毒性和稳定性差的问题；通过稀土离子镱、铒的掺杂，在980nm激光器的激发下实现高亮度绿色发光，在375nm紫外激发下实现发光颜色可调谐，在X射线(管电压40KV，管电流30mA)激发下实现优异的绿色发光，经高能X射线连续60次循环(3600s)辐射后，仍可保持较高的亮度；本发明无铅双钙钛矿材料为多模态激发发光的荧光材料，实现单一基质Cs₂NaBiCl₆无铅双钙钛矿材料在信息安全、荧光显示及X射线探测等领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种多模态发光的无铅双钙钛矿材料及其制备方法，属于无铅双钙钛矿发光材料技术领域。

背景技术

铅基卤化物钙钛矿材料是钙钛矿研究的热点，这是因为它们具备优异的性能，如合适的带隙，长的空穴-电子扩散长度，高缺陷容限度等等。然而，铅的毒性和较差的稳定性是这些新兴材料进一步商业应用的主要瓶颈。为了环境友好和可持续发展，采用无毒或低毒的非铅元素代替铅并提高钙钛矿材料的稳定性是钙钛矿材料发展的必然趋势。为解决这些问题，基于无毒元素并兼具较高的结构稳定性的新型无铅双钙钛矿材料引起了研究人员极大的关注。

然而，目前对于无铅双钙钛矿材料的性能研究主要集中在单一光源激发并应用在单一环境下，无法实现单一基质无铅双钙钛矿材料的多模态激发发光。

发明内容

针对现有技术中无法实现单一基质无铅双钙钛矿材料的多模态激发发光的问题，本发明提供一种多模态发光的无铅双钙钛矿材料及其制备方法，本发明利用水热法合成Cs₂NaBiCl₆无铅双钙钛矿材料，并通过稀土离子镱、铒的掺杂，在980nm激光器的激发下实现高亮度绿色发光，在375nm紫外激发下实现发光颜色可调谐，在X射线(管电压40KV，管电流30mA)激发下实现优异的绿色发光，经高能X射线连续60次循环(3600s)辐射后，仍可保持较高的亮度；

一种多模态发光的无铅双钙钛矿材料，化学式为Cs₂NaBiCl₆:xYb³⁺,y％Er³⁺，以Bi、Yb和Er的总摩尔量为100％计，0＜x＜40％，0＜y≤60％。

所述多模态发光的无铅双钙钛矿材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将浓盐酸加入到氯化铯、氯化钠、含铋化合物、含镱化合物和含铒化合物的混合物中，在温度为180～220℃条件下搅拌反应30～90min，再在室温下超声处理5～30min得到前驱体溶液；

(2)将前驱体溶液置于温度为180～240℃下水热反应10～24h，冷却至室温；加入甲醇后离心洗涤得到下层沉淀和上层清液；下层沉淀真空干燥即得多模态发光的无铅双钙钛矿材料。

所述步骤(1)浓盐酸的浓度为7～12mol/L；

所述含铋化合物为氯化铋或氧化铋，含镱化合物为氯化镱或氧化镱，含铒化合物为氯化铒或氧化铒；

所述步骤(2)离心转速为3000～6000r/min，离心时间为5～7min，洗涤次数为5～7次；真空干燥的温度为40～80℃。

本发明的有益效果：